TÉMACSOMAGOK

Fizika

Az óra nyolc, XVII-XX. századi protestáns tudós, név szerint: Pápai Páriz Ferenc (1649-1716), Bél Mátyás (1684-1749), Segner János (1704-1777). Hatvani István (1718-1786), Diószegi Sámuel (1761-1813), Irinyi János (1817-1895), Bay Zoltán (1900-1992), Szent-Györgyi Albert (1893-1986) munkásságának legkiemelkedőbb eredményeit, tanulmányi helyeit és magyarországi működését mutatja be nem titkoltan azzal a céllal, hogy tanuló ifjúságunknak például szolgáljanak abban, hogy a külhoni tudásgyarapodás után, a honi szolgálatban tevékenykedjenek. A tudósokat a természettudomány valamennyi területéről választottuk ki, azt is bemutatva ezzel, hogy az ismeretek bővülésével hogyan jutunk el a polihisztoroktól a speciális tudományos kutatásig.

A tehetetlenségi nyomaték megismerése kísérleti, mérési alapokkal.

A perdület fogalmának és megmaradási törvényének feldolgozása kísérletekkel és gyakorlati alkalmazásokkal.

A forgómozgás alapegyenletének alkalmazásai: az előző órán tanult törvény összekapcsolása egy bibliai történettel, a sporttal és néhány játékkal. Néhány eszköz mozgásának elemzése mérés és feladatmegoldás útján.

A digitális kompetencia fontos szerepet tölt be a fizika oktatásában, a kísérleti eredmények kiértékelésében, valamint lehetőséget kínál, hogy megismerjék a fizika technikai fejlődésre gyakorolt hatását. A magyar oktatásból teljesen hiányzik ez a fajta szemléletmód, az óra egyik célkitűzése ezt megismertetni a diákokkal. Ezzel olyan módszerhez és szemlélethez jutnak diákjaink, mely a konkrét tananyag tartalmaktól függetlenül alkalmazható. Az órán megtanulják a diákok a robot kezelését, megtanulnak mérni, adatokat rendszerezni, értelmezni, grafikont készíteni, csoportban dolgozni.

Az egyenletesen változó körmozgás kinematikai és dinamikai jellemzőinek tisztázása, új fogalmak tanítása az alábbiak szerint történik: 1. Az egyenletes körmozgás jellemzőinek ismétlése Learningapps feladaton keresztül. 2. Az egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás jellemzőinek ismétlése a fenti Learningapps feladattal. 3. Annak bemutatása, hogy a címben szereplő jelenség az 1. és 2. pontban leírt jelenségek egyesítése egy ismert, életszerű számpéldán keresztül. 4. Az egyenletesen változó körmozgás dinamikai feltételeinek megtanítása a fenti számpélda befejezéseként és egy ráerősítő Learningapps visszakérdezésével. 5. Az egyenletesen változó körmozgáshoz tartozó gyorsulási és szöggyorsulási jellemzők megtanítása Learningapps feladaton keresztül. 6. A fenti téma fizikai jellemzőinek és a közöttük lévő kapcsolatok rendszerezése táblázatos formában.

A két tanórára tervezett tehetetlenségi erők első órája az inerciarendszer, gyorsuló vonatkoztatási rendszer, valódi és nem valódi, ún. fiktív, tehetetlenségi erők tudatos használatának elsajátítása a cél. Az óra bevezető, rövid, vicces videója jól motiválja a tanulókat, majd az utána következő meghökkentő videóval már a részletek elemzését is megkezdhetjük. A kölcsönhatás fogalmának és a Newton törvények learningapps-os átismétlése után, a transzlációs mozgású gyorsuló vonatkoztatási rendszerben fellépő tehetetlenségi erővel, majd a forgó vonatkoztatási rendszerben fellépő tehetetlenségi erővel, az ún. centrifugális erővel foglalkozunk. A helyben elkészített, vagy videón megvizsgált kísérleteken keresztül megvizsgáljuk az erők felvételét az inerciarendszerben és összehasonlítjuk velük a gyorsuló vonatkoztatási rendszerben felvett erőkkel. A rajzmodellezés után egy rövidebb számítási feladattal is foglalkozunk. A centrifugális erők vizsgálatát egy rendkívül tanulságos videóval, egy motorkerékpár kerekével hajtott játszótéri körhintának bemutatásával kezdjük. (Itt is felhívjuk a figyelmet, hogy a körhinta ilyen meghajtása életveszélyes is lehet.) A tanóra zárásaként egy inerciarendszer – nem inerciarendszer csoportosításos Learningapps feladattal összegezzük a tanultakat.

A tehetetlenségi erők témakörben két tanórára tervezett tananyag második órája. Az első órában a tanulók már elsajátíthatták a forgó vonatkoztatási rendszerben megjelenő centrifugális erő helyes használatát. Ebben az órában a földi forgó vonatkoztatási rendszerben fellépő centrifugális erő hatásokon kívül a földrajz tantárgyban már megismert Coriolis erővel is foglalkozunk. Az óra első részében Földünk különböző pontjain megjelenő nehézségi gyorsulás értékének centrifugális hatástól való függését értetjük meg. Megmutatjuk, hogy mi a gravitációs és a nehézségi erő közötti különbség. Az óra második részében az árapály jelenséggel kapcsolatos magyarázatokat elemezzük. Ebben a részben kitérünk a tömegközéppont fogalmára, illetve a Föld-Hold tömegközéppont körüli keringés szimulációs bemutatására. Az árapály 6-6 órás emelkedés-süllyedés jelenségét több animációval és szimulációval vizsgálhatjuk. Az óra harmadik részében a földrajz tantárgyban megjelenő, vizek és szelek áramlását befolyásoló Coriolis-erő megértését célozzuk meg. Ehhez az interneten elérhető animációkat, videókat használjuk fel. Az órába tanulói reflektálódás céljából Learningapps-feladatokat építettünk be.

A gáztörvények átismétlése után megbeszélésre kerül az általános állapotváltozás törvénye, majd a gáz állapot egyenlete. Kiszámoljuk a gázállandó értékét. Az állapotváltozások ismétlésekor egy prezentáció segítségével a tanár minden önálló, füzetben elkészített diákmunka után kivetíti a kész megoldást, ami alapján a tanulók ellenőrizhetik a diagramjaikat. A két Learning apps segítségével az osztály ellenőrizheti tudását.

A gázrészecskék mozgására alkalmazva, a mechanikából ismert törvények ismeretében fel tudjuk írni a gáz állapotegyenletét

Mikroszkopikus szempontból is értelmezzük az állapotváltozásokat. A felhasznált animációk segítségével egy további szemléletes képet kapunk a gázok viselkedéséről. Az óra jól használható az eddigi ismeretek rögzítésére. Az ideális gázmodell elvont, inkább matematikai szempontból megfogható elméletét az animációk érthetőbbé teszik és jobban megragadják a jelenségek lényegét. Az óra előkészíti olyan fogalmak megértését, mint a parciális nyomás, illetve az is könnyebben elképzelhető lesz, hogy milyen is lehet a valódi gáz. Az óra akkor is hasznos, ha nem célunk a következő órán a valódi gáz tárgyalása, de ez didaktikai szempontból hasznos volna, mert így tenné teljessé a diákok képét a gázok viselkedéséről és nem keltené azt az érzést, hogy a fizika csak elvont és a valóságot csak erőltetve leíró ideális modellekkel foglalkozik.

Értelmezzük a gázok parciális nyomását a kinetikus gázmodell alapján. Rámutatunk az ideális gázmodellünk hiányosságaira. Rájövünk egy kis okoskodással, hogy a gáz saját térfogata is számíthat, ha ez már nem elhanyagolható a rendelkezésre álló térfogathoz képest. Így együtt tudjuk finomítani a modellünket miközben az eredeti ideális gázmodellt is sokkal mélyebben megértjük.

A modern fizikai világkép kialakításához fontos, hogy a természettudományos és műszaki kompetenciákat fejlesszük. Erre kiválóan alkalmasak az oktatásban az utóbbi években megjelent Lego robotok. Ha bevisszük őket a fizikaórára, megtanítjuk a diákokat gyakorlatias módon alkalmazni a tudásukat, illetve segítjük őket az új technológiák megismerésében. Az óra ezt igyekszik megvalósítani. A 11. osztályban már szükséges a mérési hiba, illetve a becslés fogalmának megismerése. Erre is nagyszerű alkalmat nyújt ez az egyszerű mérés, amit az órán végzünk. A robot távolságmérője ultrahang segítségével működik, ez alapot szolgáltat arra, hogy megbeszéljük az ultrahang gyakorlati felhasználását a gyógyászatban, illetve az állatvilágban. A roboton elhelyezkedő távolságmérő segítségével megmérjük a távolságot, időt, importáljuk egy Excel táblába, majd kiszámoljuk a sebességet és grafikont készítünk. A grafikonon látjuk, hogy a pontok nem a vonalon helyezkednek el. Megbeszéljük a hiba okát, a hiba típusait. Ha nincs elegendő laptop, amit a diákok használhatnak, akkor elég egy csoport eredményeit exportálni, kivetíteni. A többiek elkészíthetik a grafikont, ez 11. osztályban már nem jelenthet gondot.